鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計應(yīng)用中的問題探討

高培嬌

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)因其自身的獨特優(yōu)勢得到了建筑行業(yè)的廣泛青睞，由于鋼結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用較晚，以及社會發(fā)展對于鋼結(jié)構(gòu)建筑物的安全性和穩(wěn)定性提出的更高要求，使得鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用發(fā)展還較為緩慢。同時受制于設(shè)計水平、工程建設(shè)內(nèi)容等多種因素，鋼結(jié)構(gòu)建筑的實踐效果并不理想。因此文章就鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計應(yīng)用中的問題及優(yōu)化策略進行探討。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；工業(yè)建筑；設(shè)計；問題

1 前言

伴隨著社會發(fā)展、經(jīng)濟進步，建筑行業(yè)也獲得飛速發(fā)展的良機。而在此過程中，工業(yè)建筑尤為重要。鋼結(jié)構(gòu)因其發(fā)展與優(yōu)勢以至在目前我國工業(yè)企業(yè)建筑應(yīng)用來看與其他傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相較而言更受青睞。雖然目前而言，國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍在工業(yè)建筑領(lǐng)域還不甚全面，并尚存一系列的問題，因此亟待解決。

2 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑中的應(yīng)用

目前，隨著社會經(jīng)濟的穩(wěn)步健康發(fā)展，在工程領(lǐng)域中對鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用存在著很大的需求。工業(yè)建筑行業(yè)中鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用也愈加普遍，主要得益于它自重輕、抗震抗風(fēng)性能好、施工速度快等優(yōu)點。鋼結(jié)構(gòu)的自重很輕，有利于降低建筑物重量；塑性和韌性好，使鋼結(jié)構(gòu)一般不會因為偶然超載或局部超載而突然斷裂破壞和鋼結(jié)構(gòu)對動力荷載的適應(yīng)性較強，有利于提高建筑物的抗震性能。當前，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件大部分已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，有利于縮短施工周期。并且鋼結(jié)構(gòu)建筑物拆除后可回收利用再生，是一種環(huán)保材料，有利于社會可持續(xù)發(fā)展。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍

在我國，大多數(shù)工業(yè)廠房屋面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用的是常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)工字梁或輕型桁架，它們象征著我國早期工業(yè)時代。在進行工業(yè)建筑設(shè)計時，不同的使用功能對建筑物有不同的跨度及空間要求，而傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和普通鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足，尤其是大跨度結(jié)構(gòu)。因此出現(xiàn)了大型網(wǎng)架系統(tǒng)、索膜空間結(jié)構(gòu)等。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用方向

在工業(yè)建筑中，相關(guān)工程人員依照生產(chǎn)流程來進行工作。在這個過程中，每個環(huán)節(jié)都有不同的要求，這就對于相關(guān)工程人員工作的熟練度與對新材料、新技術(shù)的掌握提出了相應(yīng)的要求。在工業(yè)建筑中，新材料、新工藝總會去把落后的建材與工藝淘汰。例如：高性能涂料的開發(fā)與應(yīng)用對于鋼結(jié)構(gòu)防火、防腐、防污染等都有很大的推動作用。伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展與進步，大量新材料、新工藝的開發(fā)與應(yīng)用，更利于工業(yè)建筑設(shè)計的完善與進步。

3 鋼結(jié)構(gòu)在工業(yè)建筑設(shè)計中的應(yīng)用局限

就目前來說，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計，并未得到應(yīng)有的重視與研究控制。這是因為傳統(tǒng)的混凝土施工結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，始終影響著設(shè)計建設(shè)人員的判斷，即認為工業(yè)建筑設(shè)計只有采用混凝土結(jié)構(gòu)，才能更具安全穩(wěn)定效果。這種情況下，就導(dǎo)致工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)建筑體系仍存在諸多不合理問題，如多種配套體系不健全、屋面、防腐、墻體以及保溫隔熱的配套材料使用未達到鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性控制要求。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國設(shè)計使用的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建設(shè)，與西方發(fā)達國家相比較，在技術(shù)水平與設(shè)計理念方面，均處落后階段。再加上，投入不足導(dǎo)致專業(yè)人才素質(zhì)培養(yǎng)、開發(fā)新產(chǎn)品以及設(shè)備安裝制作等，均未得到有效控制，這在很大程度上阻礙了工業(yè)建筑行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)進程。這里的專業(yè)人才素質(zhì)培養(yǎng)問題是指，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計人員并未掌握相關(guān)領(lǐng)域的新興知識，導(dǎo)致新設(shè)計理論難以落實于當前的工業(yè)建筑行業(yè)市場環(huán)境。此外，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計人員也未關(guān)注挖掘材料與施工方法的改進，僅僅依靠工作經(jīng)驗，來確定工程建設(shè)方案。于此，工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計作用價值，始終未在建筑方面充分發(fā)揮出來。故，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)加大對此內(nèi)容研究力度，以緩解現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)背景，對工業(yè)發(fā)展所提出的需求壓力。

4 鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑設(shè)計實踐

4.1 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐

工業(yè)建筑物與其他類型的建筑物相比，在設(shè)計功能方面對工業(yè)特色有突出要求，例如，設(shè)計人員要將建筑物的通風(fēng)、采光以及排水等內(nèi)容，作為基礎(chǔ)功能進行設(shè)計實現(xiàn)。以某工業(yè)建筑物為例，其充分考慮了結(jié)構(gòu)通風(fēng)功能效果不高，可能帶來的大量煙塵、蒸汽以及有毒氣體影響，采用了現(xiàn)代建筑材料，來完成鋼結(jié)構(gòu)主體建筑物的設(shè)計。基于該工程項目對功能結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，設(shè)計師還針對工程建設(shè)使用過程中可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)變更，故在主承重支架固定的基礎(chǔ)上，還提高部分活動支架設(shè)計的靈活性。于此，該鋼結(jié)構(gòu)工程建筑功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，就能滿足建設(shè)使用階段的各種功能變更要求，進而提高建筑物的建成使用效率。

4.2 墻體材料設(shè)計實踐

該設(shè)計實踐內(nèi)容，設(shè)計人員大多會出于對造價成本與安全方面的考慮，將鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的墻體結(jié)構(gòu)，如墻面材料設(shè)計為彩色鋼壓板。根據(jù)當前的行業(yè)市場環(huán)境，如將波形肌理作為鋼壓板的選用依據(jù)，可供選擇的墻面材料有：V形板、U 形板以及波紋形板。墻體材料設(shè)計人員要結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物的實際情況，確定不同的鋪設(shè)方式，如橫向、縱向以及組合鋪設(shè)。此外，為提高墻體材料設(shè)計的美觀性與整潔效果，設(shè)計師還可選擇玻璃立面與金屬幕墻材料，組成墻體結(jié)構(gòu)。其中金屬幕墻材料，鈦型板與鋁合金板，則要在完成輥壓與冷彎的基礎(chǔ)上，再作用于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物的墻體結(jié)構(gòu)。而且，其還要比金屬材料具有更強的防腐效果、防火功能以及導(dǎo)熱功能，且不易受到較大破壞影響。因此，墻體材料設(shè)計人員可將金屬幕墻作為未來鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物墻體材料設(shè)計的主要方向。但在現(xiàn)階段，金屬幕墻的造價成本高，因此，多數(shù)用于民用建筑工程類型。

4.3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計實踐

4.3.1 線狀軌跡錯列設(shè)計

從整體角度來看，具有塊狀、錯列軌跡線狀等特點的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)就是：線狀軌跡錯列設(shè)計。該設(shè)計方法，能夠?qū)⒐こ探ㄔO(shè)的地形條件進行有效利用，即通過“化整為零”來提高建筑物設(shè)計使用的整體性與效率。此設(shè)計條件下，建筑能夠從角度觀察，在很大程度上提升了建筑物的美觀效果。

4.3.2 縱向錯列設(shè)計

該設(shè)計方式主要作用于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑的局部錯列情況，即實際設(shè)計過程，要充分考慮不同高度設(shè)備的要求，來提高空間錯列設(shè)計的科學(xué)合理性。研究表明，應(yīng)用這種設(shè)計技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能區(qū)域的劃分，還能為大型機械設(shè)備的安裝運行提供作業(yè)環(huán)境。同時，縱向錯列，還能提高建筑物的采光與通風(fēng)效果，進而使其外形特征得到凸顯，進而達到鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑對美觀效果提出的設(shè)計要求。

4.3.3 橫向錯列設(shè)計

該設(shè)計技術(shù)為新型的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑中的實踐主要作用于集裝箱式的橫向多層建筑物。具體來說，建筑物能夠在承重柱的控制下，將工程涉及的工程空間資源充分利用起來，以實現(xiàn)逐層橫向延展連接的目標。此外，設(shè)計人員還可將單個箱體自成功能與內(nèi)部相互連通功能，設(shè)置成大空間，以提高建筑物高層辦公區(qū)的通風(fēng)效果。這樣一來，兩個不同的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物高層就能實現(xiàn)連接，進而通過減少直線距離，來提高建筑物建設(shè)使用的效率價值。

4.3.4 懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計

作為鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物的室內(nèi)外空間有效利用手段，懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要用于室外產(chǎn)品的裝車與物流控制。此過程，設(shè)計人員充分利用了鋼結(jié)構(gòu)建筑的延展特性，將屋面與屋頂結(jié)構(gòu)向外擴展，以構(gòu)建更大的空間。與此同時，還能為建筑物下部結(jié)構(gòu)提供遮雨功能，建設(shè)使用人員可將其作為集會場所，以深化鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑物設(shè)計功能的多樣性。

總之，在工業(yè)建筑當中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用十分必要，為了新興建筑工業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)建筑行業(yè)必須對在工業(yè)建筑設(shè)計和施工當中，對鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)化做出更多的考量，從而使我國工業(yè)建筑當中的鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用水平在最大程度上得以提升。

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